抛物方程初边值问题连续有限元的超收敛性

研究了一类一维抛物方程初边值问题的连续有限元方法.在空间上进行任意m次有限元半离散,在时间方向上进行二次连续有限元后,获得了一个稳定的全离散计算格式.利用单元分析法校正技术的新思想进行理论分析,连续有限元解在剖分网格节点上具有超收敛性.     

抛物型方程基于POD方法的时间二阶精度CN有限元降维格式

将特征正交分解(proper orthogonal decomposition, 简记为POD) 方法应用于抛物型方程通常的时间二阶精度Crank-Nicolson (简记为CN) 有限元格式, 简化其为一个自由度极少的时间二阶精度CN 有限元降维格式, 并给出简化的时间二阶精度CN 有限元解的误差分析. 数值例子表明在简化的时间二阶精度CN 有限元解和通常的时间二阶精度CN 有限元解之间的误差足够小的情况下, 简化的时间二阶精度CN 有限元格式能大大地节省自由度, 而且时间步长可以比时间一阶精度的格式取大10 倍, 以至能更快计算到所要时刻数值解, 减少计算机计算过程的截断误差, 提高计算速度和计算精度,从而验证降维时间二阶精度CN 有限元格式用于解类似于抛物型方程的时间依赖方程是很有效的.     

Sobolev方程的时间间断Galerkin有限元方法

引入Sobolev方程的等价积分方程,构造Sobolev方程的新的时间间断Galerkin有限元格式.该格式不仅保持有限元解在时间剖分点处的间断特性,而且避免了传统时空有限元格式中跳跃项的出现,从而降低了格式理论分析和数值模拟的复杂性.证明了Sobolev方程的时间间断而空间连续的时空有限元解的稳定性、存在唯一性、L2...     

一类抛物型方程有限元算法的计算准则

用有限元法分析瞬态温度场,很有可能得到“振荡”和“超界”的计算结果.这两种现象不符合热传导规律.为解决此问题,我们提出时间单调性和空间单调性的概念,推导出三维无源热传导方程的数值解的时间单调性的几组充分条件.对某些特殊边值问题,使用规则单元网格,可以得到合理结果时Δt/Δx2的上下界公式.文中还研究了空间单调性.最后我们还讨论了集中质量阵的算法.针对以热传导方程为代表的这一类抛物型方程的有限元算法,我们创造性地给出几组计算准则.     

解Stokes方程的一种无散稳定二次有限体积法格式

在三角形网格上构造了一种求解Stokes方程的Lagrange二次有限体积法格式.取连续的二次有限元空间与间断的线性有限元空间分别作为Stokes方程的速度项与压力项的试探空间,从而保证了离散方程的速度解在宏元三角形单元上满足局部质量守恒性,且有限元空间对自然满足所谓的inf-sup条件.采用特殊的有限体积法映射与对偶剖分,求解Stokes方程的Lagrange二次有限体积法格式等价于相对应的有限元法格式,因此确保了有限体积法格式的无条件(无需约束三角形网格的几何形状)稳定性和关于速度项的最优阶H1范数的误差估计.最后,数值实验展示了理论结果的正确性以及有限体积法的数值模拟在计算流体力学中的有效性.     

非线性sine-Gordon方程的连续时空混合有限元方法

该文将混合有限元方法和连续时空有限元方法相结合,构造了sine-Gordon方程的连续时空混合有限元离散格式,引入独立变量p=u_t来求解,并将时间变量和空间变量都用有限元方法处理.此格式可以将方程降阶,降低有限元空间的光滑性要求,同时在时间和空间两个方向都能发挥有限元方法的优势,获得时空高精度的数值解.理论分析中严格证明了数值解的稳定性,给出了u和p的误差估计.最后通过数值算例的结果展示了格式的有效性和可行性.     

Sobolev方程的连续时空有限元方法

本文研究Sobolev方程的连续时空有限元方法.首先建立Sobolev方程的连续时空有限元格式,然后证明了解的存在唯一性和稳定性并给出连续时空有限元解各种范数下的误差估计.最后给出数值算例来验证理论分析的正确性,并进一步说明本文所建立的格式关于时间可以得到比传统有限元方法更高的精度.     

半线性抛物方程的时空有限元方法

讨论半线性抛物方程的连续Galerkin时空有限元方法,利用有限元方法和有限差分方法相结合的技巧,证明了弱解的存在唯一性,给出了时间最大模,空间L~2模,即L~∞(L~2)模误差估计.并给出数值算例证明了连续时空有限元方法对于半线性抛物方程的有效性.     

抛物型方程基于POD方法的有限元格式

将特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition, 简记为POD)方法应用于抛物型方程通常的有限元格式, 简化其为一个计算量很少但 具有足够高精度的POD有限元格式, 并给出简化的POD有限元解的误差分析. 数值例子表明在简化的POD有限元解和通常的有限元解之间的误差足够小的情形下, POD有限元格式比通常的有限元格式大大地节省计算量, 从而验证POD方法的有效性.     

带广义边界条件的四阶抛物型方程的混合间断时空有限元法

构造具有广义边界条件的四阶线性抛物型方程的混合间断时空有限元格式,利用混合有限元方法将高阶方程降阶,利用空间连续而时间允许间断的时空有限元方法离散方程,证明了离散解的存在唯一性,稳定性和收敛性,并给出数值算例验证了方法的有效性.     

非定常Stokes方程的全离散稳定化有限元格式

本文研究二维非定常Stokes方程全离散稳定化有限元方法.首先给出关于时间向后一步Euler半离散格式,然后直接从该时间半离散格式出发,构造基于两局部高斯积分的稳定化全离散有限元格式,其中空间用P_1—P_1元逼近,证明有限元解的误差估计.本文的研究方法使得理论证明变得更加简便,也是处理非定常Stokes方程的一种新的途径.     

Fractional Crank–Nicolson–Galerkin finite element scheme for the time‐fractional nonlinear diffusion equation

This article presents a finite element scheme with Newton's method for solving the time‐fractional nonlinear diffusion equation. For time discretization, we use the fractional Crank–Nicolson scheme based on backward Euler convolution quadrature. We discuss the existence‐uniqueness results for the fully discrete problem. A new discrete fractional Gronwall type inequality for the backward Euler convolution quadrature is established. A priori error estimate for the fully discrete problem in L²(Ω) norm is derived. Numerical results based on finite element scheme are provided to validate theoretical estimates on time‐fractional nonlinear Fisher equation and Huxley equation.     

二维输运方程离散格式的对称性

讨论了二维柱几何非定态中子输运方程离散格式的对称性问题，在几何空间和相空间连续的情况下，证明了时间离散方程的一维球对称性；而在时间和相空间离散的情况下，阐述了格式不具有一维球对称性；对时间和相空间离散情况下的几何空间间断有限元方程，得到了左右对称性。     

Burgers方程的混合元分析及其数值模拟

1．引言混合有限元法在高阶偏微分方程和含有两个战者两个以上）的未知国数的偏微分方程的数值解的研究中起着重要的作用．但是,到目前为止,混合有限元法主要是用于2n阶或一阶偏微分方程（组）,如二阶椭圆型方程、平面弹性力学方程、双调和方程、Stokes和Navier－stokes方程、抛物型方程以及电磁场方程修见＞到以及当中的参考文献）．然而,R前混合有限元法还没有被用于对非线性的Burgers方程作数值研究．而过去对Burgers方程的数值研究主要采用标准有限元法、差分方法和谱方法修见【IO－12］以及当中的参考文献）．本文的目的是用混…     

A Second Order Unconditionally Convergent Finite Element Method for the Thermal Equation with Joule Heating Problem

In this paper, we study the finite element approximation for nonlinear thermal equation. Because the nonlinearity of the equation, our theoretical analysis is based on the error of temporal and spatial discretization. We consider a fully discrete second order backward difference formula based on a finite element method to approximate the temperature and electric potential, and establish optimal $L^2$error estimates for the fully discrete finite element solution without any restriction on the time-step size. The discrete solution is bounded in infinite norm. Finally, several numerical examples are presented to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed method.     

粘弹性方程一种新的分裂正定混合元法

本文用分裂正定混合有限元方法研究二阶粘弹性方程. 首先构造一种新的分裂正定混合变分形式和基于这种分裂正定混合变分形式关于时间的半离散格式, 然后绕开关于空间变量的半离散化格式, 直接从时间半离散出发构造出全离散化的分裂正定混合有限元格式, 并给出这种分裂正定混合有限元解的误差估计. 这种研究思路使得理论论证变得更简单,这是处理二阶粘弹性方程的一种新的尝试.     

Error estimates of H^1-Galerkin mixed finite element method for Schrodinger equation

An H1-Galerkin mixed finite element method is discussed for a class of second order SchrSdinger equation. Optimal error estimates of semidiscrete schemes are derived for problems in one space dimension. At the same time, optimal error estimates are derived for fully discrete schemes. And it is showed that the H1-Galerkin mixed finite element approximations have the same rate of convergence as in the classical mixed finite element methods without requiring the LBB consistency condition.     

非定常Stokes方程的稳定化全离散有限体积元格式

本文研究非定常Stokes方程的有限体积元方法,给出一种基于两个局部高斯积分的稳定化全离散格式,并给其有限体积元解的误差分析.     

Fully discrete finite element approximations of the forced Fisher equation

We consider fully discrete finite element approximations of the forced Fisher equation that models the dynamics of gene selection/migration for a diploid population with two available alleles in a multidimensional habitat and in the presence of an artificially introduced genotype. Finite element methods are used to effect spatial discretization and a nonstandard backward Euler method is used for the time discretization. Error estimates for the fully discrete approximations are derived by applying the Brezzi-Rappaz-Raviart theory for the approximation of a class of nonlinear problems. The approximation schemes and error estimates are applicable under weaker regularity hypotheses than those that are typically assumed in the literature. The algorithms and analyses, although presented in the concrete setting of the forced Fisher equation, also apply to a wide class of semilinear parabolic partial differential equations.     

Sobolev方程的全离散有限体积元格式及数值模拟

本文研究二维Sobolev方程的有限体积元方法, 给出一种全离散化有限体积元格式及其有限体积元解的误差估计,并用数值例子说明数值计算的结果与理论结果是相吻合的, 进一步说明了有限体积元方法比其他数值方法更优越.